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TiNi形状记忆合金薄膜生长行为及显微结构的分析

佟立波  
【摘要】: 本文利用直流磁控溅射方法制备了TiNi合金薄膜,通过原子力显微镜、X射线衍射技术、透射电子显微镜、纳米压痕仪等测试手段对薄膜的生长、显微结构及力学性能进行研究,得出的主要结论如下: 1.薄膜初期的生长存在三个不同阶段:第一阶段为随机生长阶段,与基底的本征缺陷有关;第二阶段为二次生长阶段,与溅射粒子对基底表面的刻蚀有关;第三阶段为稳定生长阶段,表面平滑效应对薄膜生长影响占主要地位。TiNi薄膜表面粗糙度随着溅射工作压强的增加而增大,随着溅射功率和退火温度的增加而增大。 2.富Ni的TiNi薄膜马氏体相变点随退火温度的增加而升高,晶化过程伴随着Ti_3Ni_4相的析出,Ti_3Ni_4是一种亚稳定相,较高温度下退火分解成TiNi_3相,其含量是温度的函数。 3.薄膜的力学性能与热处理条件密切相关,由于Ti_3Ni_4的析出和分解,在525℃-600℃退火范围内,纳米硬度和弹性模量呈现先减小而后持续增加的现象;薄膜表面由于形成TiO_2氧化层的出现纳米硬度高与TiNi薄膜内部,而且退火温度越高,表面氧化层越致密,纳米硬度增加明显。


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